研究论文

13 Si₃N₄:Si纳晶忆阻器结构中的低电压与高可靠电阻开关特性

本工作系统研究了以氮化硅(Si₃N₄)及内嵌硅纳米晶(Si-NCs)的Si₃N₄为开关层、金属-绝缘体-半导体(MIS)结构的电阻开关(RS)特性，旨在开发高性能忆阻器件。通过拉曼光谱、透射电子显微镜(TEM)及能量色散X射线谱(EDS)分析，证实了Si₃N₄基体中Si-NCs的形成及其化学组成。结果表明，在Si₃N₄中引入Si-NCs可提升器件性能。对于Si₃N₄基忆阻器件，置位电压（SET）和复位电压（RESET）分别为2.38 V和−1.38 V；对于Si₃N₄:Si-NCs器件，SET和RESET分别降至0.36 V和−0.11 V。两种RS器件耐用性相当，均能耐受180次以上的RS循环。此外，在嵌入Si-NCs后，器件开关比由10³提高至10⁶。保持时间分析表明，低阻态(LRS)和高阻态(HRS)在10⁴ s内均保持稳定。导电机制分析表明，HRS遵循空间电荷限制传导(SCLC)机制，而LRS遵循欧姆传导机制。在此基础上，本文提出了相应的机制模型，以阐明Si-NCs在介电基质中的作用。

图1. (a) Si₃N₄基RS器件，(b) Si₃N₄:Si-NCs基RS器件，以及 (c) 图 (b) 所示器件的EDS元素图。

该文章以题为“Low-voltage and high-reliability resistive switching in Si₃N₄:Si-NCs memristor structures”发表在Journal of Semiconductors上。

文章信息：

Low-voltage and high-reliability resistive switching in Si₃N₄:Si-NCs memristor structures

Arely Vázquez Jiménez, Mario Moreno Moreno, Liliana Palacios Huerta, Pedro Rosales Quintero, and Alfredo Morales Sánchez

J. Semicond. 2026, 47(4), 042305  doi: 10.1088/1674-4926/25100015

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14 超薄非晶Ga₂O₃垂直SBD单片集成桥式整流器及其混合降压系统

非晶氧化镓（Ga₂O₃）既复杂也重要，低温生长所带来的技术与成本优势，使其在整流器等集成芯片领域具有很好的应用潜力。对于整流器中的肖特基二极管（SBD），基于超薄非晶氧化镓以纵向方式作为沟道，在不依赖于先进光刻技术的情况下可以较容易的将沟道长度缩小至数百纳米范畴，这样的极限压缩可以更好的激发材料强大的击穿场强性能。同时，在底层电极金属上生长超薄氧化镓的这种结构，也有利于器件散热。因此，结合这些优点制造出非晶氧化镓单片集成的桥式整流器，未来可丰富并拓展氧化镓在电力电子集成领域中的应用。

近日，西安邮电大学新型半导体器件与材料重点实验室陈海峰教授课题组，制备了200 nm超薄非晶氧化镓垂直SBD构成的单片集成桥式整流器芯片，其垂直结构SBD的击穿场强可达1.35 MV/cm, 整流器在50 kHz的高频条件下仍能稳定工作。进一步将氧化镓桥式整流器与硅MOSFET结合形成的混合降压系统，在硅MOSFET开关频率为20 kHz、输入电压为50 Hz的条件下，系统实现了AC-DC的可调的降压输出。

该文章以题为“Ultrathin amorphous-Ga₂O₃ vertical SBD-based bridge rectifier and its hybrid buck system”发表在Journal of Semiconductors上。

文章信息：

Ultrathin amorphous-Ga₂O₃ vertical SBD-based bridge rectifier and its hybrid buck system

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15 高温高电场应力下SiC MOSFET栅氧退化与击穿电压的协同损伤机制

近年来，新能源汽车、光伏发电、轨道交通等领域对高电压、高功率电力电子系统的需求激增。碳化硅（SiC）功率器件因其耐高压、耐高温、低损耗等优势成为关键选择。然而，器件在实际服役中需长期承受高电压与高温的双重应力，其可靠性面临严峻挑战。通常，SiC MOSFET芯片结终端区是电-热应力下最薄弱区域，而栅氧化层在源漏电场应力下的退化机制及其对器件性能的影响长期被忽视。

近日，山东大学韩吉胜、崔潆心团队联合中国工程物理研究院董鹏研究员，对1200 V SiC MOSFET开展了高温反偏可靠性研究（175 ℃、反偏电压1200 V，1000 h）。研究发现，SiC MOSFET器件的阈值电压经电-热耦合双重应力下负向漂移24%，从2.78 V 降低至2.10 V；器件的反向阻断能力严重下降，在负栅压下反向漏电流为30 nA量级，而在零栅压下达到了12 μA，栅极控制能力严重退化。同时，电热应力后的DLTS测试显示栅氧界面及近界面陷阱密度增加，也证明了栅氧化层发生明显退化。

图1. 电热应力后器件参数严重退化。(a) 阈值电压漂移-24%（从2.78 V降低至2.10 V）；(b) 零栅压下反向漏电流激增，负栅压下反向漏电流为30 nA量级。

通过TCAD仿真，在高反偏电场应力下，栅氧化层界面捕获空穴形成固定正电荷；进而在沟道区诱导出电子积累层，为漏电流开辟了新的导通路径，从而导致击穿电压严重降低。该研究揭示了SiC MOSFET器件经电热耦合应力下栅氧化层损伤与击穿电压退化之间的协同效应，为SiC器件可靠性设计提供了全新视角，助力突破国产SiC器件的高压可靠应用。

图2. (a) 空穴被SiC/SiO₂界面陷阱捕获；(b) 捕获的空穴在沟道区诱导电子积累层，并形成漏电导通路径。